电测应力原理

Mechanics of Materials
电测应力
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若温度发生变化，应变片的线膨胀系数与构件不一样，这样， 应变片电阻丝随温度变化而改变，测得的应变将包含温度变 化的影响，不能真实反映构件因受力而引起的应变。
半桥接法： A、B----接测点应变片 B、C----接非测点应变片 R3、R4 用固定电阻 （相同材料，相同环境、不受 载的点上只有由于温度变化而 产生的应变) 。则
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（三） 电阻应变仪 一、电阻应变仪的测量原理
1、△R=R·kε R=120Ω
电测应力
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k=2 ε在几十个με（10-6）
△ R-----10-4—10-3Ω 一般不直接测量电阻。 2、电阻应变仪测量原理---惠斯登电桥 1）电桥平衡时 UBD=0 R1R3=R2R4
2）应变片有一定的面积，测得的是应变片范围内的平均应 变，即不能显示应力集中处的梯度和分布
3）得不到全域性的应力分布
电测应力
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（二） 电阻应变片
一、结构：
常用的应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片。
如下图所示。
引出线
a
箔式
半导体式
l 金属丝式
二、基本参数：
标距、宽度、灵敏系数及参考电阻值。
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E1 R1
B
R2
A
R4 R3
C
U1
1 2 1P T T r 1P r
Tuesday, November 06, 2018 Mechanics of Materials 应变仪的读数直接为测量点的应变值！
3、应变仪中的双电桥 测量桥 R1 R2
电测应力
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U1 E1 R4 R3
U
Rt E2 R1 R2
U2
读数桥
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R4
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R3
电测应力
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R1
R2 U1
Rt E2
R1
R2
U2
E1
R4
R3
R4
R3
测量桥
读数桥
kE1 ( 1 2 3 4 ) 测量桥： U 1 4 ' E R 读数桥： U 2 ( 1 R2 R3 R4 ) E2 ( ) 2 1 2 3 4 4 R R R R 4 1 K*----应变仪的灵敏系数 E 2 k * r 4
电测应力
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R2 R3 R2 R3 Rt
U1 U U2
R1
R4
1 2 3 4 r
二、半桥接法：
测量桥上，R3、R4用固定电 阻， R1、R2接应变片，则
三、温度补偿问题：
如果应变片粘贴在构件上，
1 2 r
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（一） 概述
在实验应力分析中，方法有许多，如光弹性测量法，电测法等。 电测法应用最多。
一、电测法
将机械量的变化（如变形、位移等）转换成电学量（如电 阻、电感、电容等）的变化，从而测得机械量的变化。
二、电测法测量系统
1、应变片 传感元件，把变形量转化为电阻的相对变化 2、电阻应变仪
将电阻的相对变形转化成为电压或电流放大后或直接以 应变显示出来或由指示记录仪器完成对应变的记录 Tuesday, November 06, 2018 Mechanics of Materials
、△R2 、△R3 、 △R4
R1
R2 UBD
R4
4）记录△UBD，可知ε的变化
D E
R3
U BD
E 1 R1 R2 R3 R4 ( ) 4 R R R R
E1 k ( 1 2 3 4 ) 4
3、应变仪中的双电桥
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------应变仪的读数
电测应力
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R1
Rt
R2 U1 E2 R1 R2
U2
E1
R4
R3
R4
R3
测量桥
读数桥
kE1 k * E2 ( 1 2 3 4 ) r ★若U1+U2=0，ห้องสมุดไป่ตู้ 4 4
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三、转化原理： k---应变片的灵敏系数 R k R ε---应变片所在的位置的应变
△R---应变片由于变形（与构件同步变形）而产生的电阻变化。
四、注意事项：
1、与构件表面的绝缘关系到测量的精度 2、均匀粘贴在构件表面上，不可留有气泡，应变片粘贴 的情况直接影响到测量结果。
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3、指示记录仪器
用来记录电压或是电流的变化，最终的目的是记录应变
三、优、缺点
1、优点 1）测量精度高：利用电阻应变仪测量应变，具有较高的 精度，达10-6 2）传感元件小： 应变片（传感元件）的尺寸很小，最小标 距可达1mm，可粘贴在构件的很小部位上 测得局部的应变 3）测量范围广：电阻应变仪能适应高温、低温、高液压下、 远距离等各种环境下的测量，不仅能传感 静载，也能传感动载，还可进行多点测量。 2、缺点 1）只能测量构件表面 Tuesday, November 06, 2018 Mechanics of Materials
B
R1 R2 UBD D E R3
若R1为应变片，R2为可变 R4 电阻，R3、R4固定，则只 要改变R2的大小，使 UBD=0，即可知 R1的变化 情况 Tuesday, November 06, 2018 Mechanics of Materials
B
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2）测量加载荷前
R1=R2=R3=R4 =R 3）加载后各电阻变化量 △R1
★若调节应变仪的灵敏系数k*，使得 kE1 k * E 2
1 2 3 4 r
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----应变仪的读数公式!
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（四） 电桥的接法
一、全桥接法：
测量桥上的四个 桥臂都接上应变 片（可以是四个 点也可以是四个 方向），则 测量桥 R1 E1 E2 读数桥 R4